JP2014011565A - Camera module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば車載カメラや防犯カメラ等に用いられるカメラモジュールに関するものである。 The present invention relates to a camera module used in, for example, an in-vehicle camera or a security camera.
近年、自動車の後方の安全を確認するために、自動車の後部にカメラが取り付けられるようになっている。このような車載カメラ用のカメラモジュールとして、ケースに保持されたレンズに対向するようにケース内に撮像素子を配置し、シールドのために撮像素子を囲むようにシールド部材が配置されたものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。シールド部材は、撮像素子が搭載された回路基板に接続され、撮像素子よりレンズ側およびレンズとは反対側へ延びるような筒状をしており、これによって撮像素子を囲んでいる。 In recent years, a camera has been attached to the rear of an automobile in order to confirm the safety behind the automobile. As such a camera module for an in-vehicle camera, an image sensor is arranged in the case so as to face the lens held in the case, and a shield member is arranged so as to surround the image sensor for shielding. (For example, see Patent Document 1). The shield member is connected to a circuit board on which the image sensor is mounted, and has a cylindrical shape extending from the image sensor to the lens side and the opposite side of the lens, thereby surrounding the image sensor.
しかしながら、従来のカメラモジュールにおいては、シールド部材は、撮像素子で発生した熱を外部へ伝導するための熱伝導部材も兼ねている。そのため、撮像素子で発生した熱は、回路基板を介してシールド部材へ伝導して撮像素子よりレンズ側へも伝導する。このとき、シールド部材のレンズ側の端部から熱が放熱されるので、この輻射熱によってレンズが歪んでしまい、カメラモジュールで撮像された画像が歪んでしまうという問題があった。 However, in the conventional camera module, the shield member also serves as a heat conducting member for conducting heat generated in the image sensor to the outside. Therefore, the heat generated in the image sensor is conducted to the shield member through the circuit board and is conducted from the image sensor to the lens side. At this time, since heat is radiated from the end of the shield member on the lens side, the lens is distorted by the radiant heat, and there is a problem that an image captured by the camera module is distorted.
本発明の一態様に係るカメラモジュールは、ケースと、ケースに保持されたレンズと、レンズに対向するようにケース内に配置された撮像素子と、撮像素子を支持する回路基板と、撮像素子および回路基板を取り囲むように回路基板に接続されたシールド部材とを備えており、シールド部材は、回路基板よりレンズ側に延在する第1のシールド部材と、第1のシールド部材からレンズとは反対側に延在する第2のシールド部材とからなり、第1のシールド部材は第2のシールド部材より熱伝導率が小さい。 A camera module according to one embodiment of the present invention includes a case, a lens held in the case, an image sensor disposed in the case so as to face the lens, a circuit board that supports the image sensor, an image sensor, A shield member connected to the circuit board so as to surround the circuit board, the shield member extending from the circuit board to the lens side and the first shield member opposite to the lens The first shield member has a lower thermal conductivity than the second shield member.
本発明の一態様に係るカメラモジュールによれば、シールド部材が回路基板よりレンズ側に位置する第1のシールド部材と第1のシールド部材からレンズとは反対側に延在する第2のシールド部材とからなり、第1のシールド部材は第2のシールド部材より熱伝導率が小さいことから、撮像素子で発生した熱は熱伝導率の大きい第2のシールド部材の方へ伝導するので、レンズに近い第1のシールド部材からの輻射熱が低減され、輻射熱によるレンズの歪みが低減されたものとなる。 According to the camera module of one aspect of the present invention, the shield member is located on the lens side of the circuit board, and the second shield member extends from the first shield member to the opposite side of the lens. Since the first shield member has a lower thermal conductivity than the second shield member, the heat generated in the image sensor is conducted toward the second shield member having a higher thermal conductivity. The radiant heat from the first shield member that is close is reduced, and the distortion of the lens due to the radiant heat is reduced.
以下、本発明の実施形態に係るカメラモジュールについて、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。 Hereinafter, a camera module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description are schematic, and the dimensional ratios and the like on the drawings do not necessarily match the actual ones.
図1(a)は本発明の実施形態に係るカメラモジュール1の外観を示す斜視図であり、図1(b)は分解斜視図である。図2(a)は図1(a)のA−Aにおける断面図であり、図2(b)は図3(a)のA−Aにおける断面図である。なお、カメラモジュール1は、いずれの方向が上方もしくは下方とされてもよいものであるが、便宜的に、直交座標系xyzを定義するとともに、z方向の正側を上方として、上面もしくは下面の語を用いるものとする。
FIG. 1A is a perspective view showing an appearance of a
カメラモジュール1は、主にケース2と、ケース2に保持されたレンズ3と、レンズ3に対向するようにケース2内に配置された撮像素子4と、撮像素子4を支持する回路基板5と、撮像素子4および回路基板5を取り囲むように回路基板5に接続されたシールド部材6とで構成されている。
The
ケース2は、レンズ3を保持するとともに、撮像素子4、回路基板5、およびシールド部材6を収容するためのものである。ケース2は、端部に開口を有しており、この端部にレンズ3が固定されることで、外部からの光を集光してケース2の内部に取り込むようになっている。図1および図2に示されたカメラモジュール1においては、ケース2は、外部から光を取り込むための開口を有し、レンズ3が固定された第1のケース2aと、撮像素子4、回路基板5、およびシールド部材6が収容された第2のケース2bとで構成されている。第2のケース2bはケーブル7を挿通するための開口を有する。第1のケース2aと第2のケース2bとは、例えば、間にパッキン(図示せず)を挟みこんで、ねじ21によるねじ止めで結合される。あるいは、接着剤、溶着によって、第1のケース2aと第2のケース2bとが結合されていてもよい。接着剤や溶着による結合の場合には、接着剤や溶着部からガスが発生してレンズ3に付着する可能性があるので、ねじ止めによる結合の方が好ましい。
The
ケース2は、サルホン系樹脂(ポリサルホン(PSF)、ポリエーテルサルホン(PESF)、ポリフェニルサルファイド(PPE)、)、ポリフタルアミド系樹脂(PPA)、ポリカーボネイト(PC)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂(ABS)等の樹脂からなるものである。カメラモジュール1が車載用である場合には、強度、耐熱性に優れ、寸法安定性、耐薬品性も兼ね備えたPPAを用いるのが好ましい。
レンズ3は、ガラスレンズ、プラスチックレンズ、これらの複合型のハイブリッドレンズを用いることができる。プラスチックレンズを用いるとレンズ3を金型により容易に成形でき、またその形状の任意性も大きく、ガラスレンズに対してコストメリットが大きいなどの特長がある。レンズ3の表面には、必要に応じて、例えばARコート(Anti-Reflective coat:反射防止膜)等の光学膜を形成してもよい。図2に示された例では、レンズ3は1枚の凸レンズであるが、複数の凸レンズや凹レンズで構成してもよい。 As the lens 3, a glass lens, a plastic lens, or a hybrid lens of these composite types can be used. When a plastic lens is used, the lens 3 can be easily molded by a mold, and the shape is highly optional, and there are advantages such as a large cost merit over a glass lens. If necessary, an optical film such as an AR coat (Anti-Reflective coat) may be formed on the surface of the lens 3. In the example shown in FIG. 2, the lens 3 is a single convex lens, but it may be composed of a plurality of convex lenses or concave lenses.
レンズ3のケース2(第1のケース2a)への固定は、図2に示された例では、レンズ3の外周を第1のケース2aの開口の内周により固定しているが、開口の内壁面に段差部を設け、押さえ部材でレンズ3を段差部に押しつけて固定してもよい。 In the example shown in FIG. 2, the lens 3 is fixed to the case 2 (first case 2a) by fixing the outer periphery of the lens 3 by the inner periphery of the opening of the first case 2a. A step portion may be provided on the inner wall surface, and the lens 3 may be pressed against the step portion with a pressing member and fixed.
撮像素子4は、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)イメージセンサやC
MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:金属酸化膜半導体)イメージセン
サ等の固体撮像素子を用いればよい。カメラモジュール1が車載カメラに用いられる場合であれば、例えば30万〜500万画素の撮像素子4を用いればよい。撮像素子4は受光部41をレンズ3側にして回路基板5上に実装される。
The
A solid-state imaging device such as a MOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor may be used. If the
回路基板5は、例えば、エポキシ樹脂を基材として銅からなる配線が形成された、いわゆるプリント配線基板が用いられる。回路基板5の上面に形成された電極と、撮像素子4の端子電極とを導電性の接合材で接合することで、撮像素子4は回路基板5に電気的に接続されるとともに機械的に固定される。回路基板5の上面および下面には、撮像素子4以外の、電子回路を構成する電子部品が搭載されていてもよい。例えば、撮像素子4から出力される電気信号を処理するIC(図示せず)や、回路基板5の配線と外部回路(例えば、車載カメラの場合であればカメラが搭載される自動車のECU)とを電気的に接続するケーブル7を接続するためのコネクタ(図示せず)、あるいはコンデンサ等の受動部品が搭載されている。
As the
回路基板5は、例えば第1のケース2aにねじ(図示せず)によるねじ止めで固定される。第1のケース2aに固定されることでレンズ3と撮像素子4との位置関係が固定される。このとき、回路基板5と第1のケース2aとの間にスペーサを設けると、レンズ3と撮像素子4との距離の設定や光軸調整を容易にすることができる。
The
シールド部材6は、回路基板5上の電子回路から周囲へと電磁波が放出されることや、周辺から電子回路への電磁波の影響を防止するシールド効果を有するものであるとともに、回路基板5に熱的に接続され、回路基板5を介して撮像素子4およびIC素子で発生した熱を放熱するためのものである。シールド効果を高めるために、回路基板5上に形成されたグランド配線と電気的に接続されるのが好ましい。図1および図2に示されたカメラモジュール1においては、シールド部材6の回路基板5を取り囲んでいる本体部分から内側に延びた鍔状の接続部6cが設けられており、この接続部6cと回路基板5の上面のグランド配線5aとが接続されている。接続には、はんだや導電性樹脂等の導電性の接合材を用いればよい。
The
図3(a)は図2(a)に示されたカメラモジュール1の変形例を示す断面図であり、図3(b)は図3(a)のA−Aにおける断面図である。また、図4は図3(a)のA部を拡大して示す断面図である。図3および図4に示された変形例は、図1および図2に示されたカメラモジュール1に対して、シールド部材6の形状が異なる。
3A is a cross-sectional view showing a modification of the
シールド部材6の形状は、図1および図2に示されたカメラモジュール1においては、回路基板5を取り囲むような筒状体であり、シールド部材6の上方(レンズ3側)および下方(ケーブル7側)が開放されている。これに対して、図3に示されたカメラモジュール1においては、シールド部材6のレンズ3側の端部は、レンズ3と撮像素子4および回路基板5との間の空間を仕切るように全周に渡って内側に張り出し、筒状体のレンズ3側の端部の一部を塞ぐような形状となっている。このような形状とすると、レンズ3の方向におけるシールド効果が向上するだけでなく、シールド部材6が撮像素子4からレンズ3の方への輻射熱をさえぎる遮熱板としても機能するようになり、熱によるレンズ3のひずみをより低減することができるので好ましい。シールド部材6のレンズ3側の端部には、電磁波および熱に対する遮蔽板部6dを有しているということである。遮蔽板部6dはレンズ3側から見て中央部に、窓部(開口)61が設けられ、シールド部材6のレンズ3側の端部は一部だけが塞がれている。これは、外部からレンズ3を透過して入射してきた光を遮らずに、撮像素子4の受光部41に光信号として入力させるためである。窓部61の
大きさは、撮像素子4の受光部41の大きさよりも一回り大きいものであり、受光部41の大きさに応じて設定すればよい。図3に示されたカメラモジュール1における窓部61は開口であるが、窓部61に透光性の部材を配置してもよい。
In the
シールド部材6は導電性を有するものであればよく、例えば、アルミニウム、銅、鉄、黄銅等の金属、あるいは内部に金属粒子を分散させた導電性樹脂や表面に金属膜62を形成した樹脂等の樹脂と金属を含むものを用いることができる。シールド部材6が樹脂と金属を含むものからなる場合、樹脂としては、例えばケース2と同様のものを用いればよく、金属粒子や金属膜62等の金属は、例えばアルミニウム、銅、鉄、黄銅等を用いればよい。
The
シールド部材6は、回路基板5よりレンズ3側に位置する第1のシールド部材6aと第1のシールド部材6aからレンズ3とは反対側に延在する第2のシールド部材6bとからなる。そして、第1のシールド部材6aは第2のシールド部材6bより熱伝導率が小さいものである。このような構成のシールド部材6を備えることから、カメラモジュール1は、撮像素子4等で発生した熱は熱伝導率の大きい第2のシールド部材6bの方へ伝導するので、レンズ3に近い第1のシールド部材6aからの輻射熱が低減され、輻射熱によるレンズ3の歪みが低減されたものとなる。
The
第1のシールド部材6aおよび第2のシールド部材6bは、ともに上述したような金属からなり、第1のシールド部材6aの熱伝導率が第2のシールド部材6bの熱伝導率より小さければよいが、第1のシールド部材6aからの輻射熱をより低減するためには、熱伝導率の差を大きくすればよい。第1のシールド部材6aが樹脂と金属とを含み、第2のシールド部材6bが金属からなるものにするのが好ましい。 Both the first shield member 6a and the second shield member 6b are made of the metal as described above, and it is sufficient that the thermal conductivity of the first shield member 6a is smaller than the thermal conductivity of the second shield member 6b. In order to further reduce the radiant heat from the first shield member 6a, the difference in thermal conductivity may be increased. It is preferable that the first shield member 6a includes resin and metal, and the second shield member 6b is made of metal.
第1のシールド部材6aが樹脂と金属とを含む場合は、上述したように、例えば樹脂の内部に金属粒子を分散させた導電性樹脂や表面に金属膜62を形成した樹脂が挙げられる。表面に金属膜62を形成した樹脂の方が、樹脂の比率を多くすることが容易であるので、第1のシールド部材6aの熱伝導率をより小さくすることができる。金属膜62は、アルミニウム,金,銀,銅等の金属を蒸着等の薄膜形成方法によって樹脂性の部材の表面に形成することができる。 When the first shield member 6a includes a resin and a metal, as described above, for example, a conductive resin in which metal particles are dispersed inside the resin or a resin in which the metal film 62 is formed on the surface can be given. Since the resin having the metal film 62 formed on the surface is easier to increase the resin ratio, the thermal conductivity of the first shield member 6a can be further reduced. The metal film 62 can be formed on the surface of a resinous member by a thin film forming method such as vapor deposition of a metal such as aluminum, gold, silver, or copper.
第1のシールド部材6aが、表面に金属膜62を有するものである場合は、樹脂性の部材の内面に金属膜62が形成されているのが好ましい。金属膜62が第1のシールド部材6aの内面に形成されていると、撮像素子4で発生した熱が樹脂に比較して熱伝導性のよい金属膜62を介して第2のシールド部材6bの方へ伝導しやすいからである。
In the case where the first shield member 6a has the metal film 62 on the surface, the metal film 62 is preferably formed on the inner surface of the resinous member. When the metal film 62 is formed on the inner surface of the first shield member 6a, the heat generated in the
図4に示されたカメラモジュール1においては、第1のシールド部材6aに遮蔽板部6dが設けられており、金属膜62が第2のシールド部材6b側の端部で第2のシールド部材6bに接して、遮蔽板部6dの内面の窓部61の周囲まで延在している。このように第1のシールド部材6aが遮蔽板部6dを有する場合は、撮像素子4で発生した熱は、金属膜62を介して第2のシールド部材6bの方へ伝導しやすいだけでなく、遮蔽板部6dの撮像素子4側の面(内面)の金属膜62で反射するので第2のシールド部材6bの方へさらに伝導しやすくなる。また、遮蔽板部6dのレンズ3側の面(外面)は樹脂であり、外面に金属膜62が形成されている場合に比較して、第1のシールド部材6aの外面からレンズ3側への輻射熱をより低減することができる。
In the
第2のシールド部材6bの熱伝導率が第1のシールド部材6aの熱伝導率より大きいので、シールド部材6と回路基板5との熱的な接続は第2のシールド部材6bでなされるのがよい。図1〜図4に示されたカメラモジュール1においては、第2のシールド部材6b
のレンズ3側の端部に接続部6cを設けて回路基板5の上面のグランド配線5aに接続されている。
Since the thermal conductivity of the second shield member 6b is larger than the thermal conductivity of the first shield member 6a, the thermal connection between the
A connecting portion 6 c is provided at the end of the lens 3 side and is connected to the ground wiring 5 a on the upper surface of the
また、第1のシールド部材6aと第2のシールド部材6bとは熱的な接続だけでなく電気的な接続もなされている。図4に示されたカメラモジュール1においては、第1のシールド部材6aの内面に金属膜62されており、金属製の第2のシールド部材6bの外面が第1のシールド部材6aの金属膜62に接するように、第1のシールド部材6aに第2のシールド部材6bが嵌めこまれている。電気的および熱的接続をより確実なものとするために導電性の接合材を用いてもよい。
Further, the first shield member 6a and the second shield member 6b are not only thermally connected but also electrically connected. In the
シールド部材6bをケース2に熱的に接続して、ケース2を介してカメラモジュール1の外部へ放熱するようにするのが好ましい。この場合は、第2のシールド部材6bと第2のケース2bとを接続して、レンズ3への伝熱を抑えるのが好ましい。第1のケース2aと第2のケース2bとを結合するためのねじ21に接続すると、より効率よく外部へ放熱することができる。また、第1のケース2aと第2のケース2bとの間に挟み込まれるパッキンの熱伝導率を、ケース2(第2のケース2b)の熱伝導率より小さいものにすると、第2のケース2bから第1のケース2aへの伝熱をより低減することができる。例えば、ケース2の材料としてPPAを用いた場合には、パッキンにはエチレンプロピレンを用いればよい。
It is preferable to thermally connect the shield member 6b to the
図1〜図4に示されたカメラモジュール1においては、レンズ3の外側にレンズ3の保護のためのカバー8を配置している。カバー8はガラスからなり、必要に応じて、例えばARコート等の光学膜を形成してもよい。上述したように、レンズ3を複数枚で構成したり、レンズ3に光学膜を形成したりしてもよいので、カバー8は必ずしも必要なものではない。
In the
1:カメラモジュール
2:ケース
2a:第1のケース
2b:第2のケース
3:レンズ
4:撮像素子
5:回路基板
6:シールド部材
6a:第1のシールド部材
6b:第1のシールド部材
7:ケーブル
8:カバー
1: Camera module 2: Case 2a: First case 2b: Second case 3: Lens 4: Image sensor 5: Circuit board 6: Shield member 6a: First shield member 6b: First shield member 7: Cable 8: Cover
Claims (2)
該ケースに支持されたレンズと、
該レンズに対向するように前記ケース内に配置された撮像素子と、
該撮像素子を支持する回路基板と、
前記撮像素子および前記回路基板を取り囲み、前記回路基板に接続されたシールド部材と、を備えており、
該シールド部材は、前記回路基板より前記レンズ側に位置する第1のシールド部材と、該第1のシールド部材から前記レンズとは反対側に延在する第2のシールド部材とからなり、前記第1のシールド部材は前記第2のシールド部材より熱伝導率が小さいことを特徴とするカメラモジュール。 Case and
A lens supported by the case;
An image sensor disposed in the case so as to face the lens;
A circuit board that supports the imaging device;
A shield member surrounding the imaging element and the circuit board and connected to the circuit board,
The shield member includes a first shield member located on the lens side from the circuit board, and a second shield member extending from the first shield member to the opposite side of the lens, and The camera module according to claim 1, wherein the first shield member has a lower thermal conductivity than the second shield member.
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